11 解释结构模型的应用

• 解释结构模型法是现代系统工程中广泛应用的一种 分析方法，是结构模型化技术的一种； • 它是将复杂的系统分解为若干子系统要素，利用人 们的实践经验和知识以及计算机的帮助，最终构成 一个多级递阶的结构模型。 • 此模型以定性分析为主，属于概念模型，可以把模 糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关 系的模型； • 特别适用于变量众多、关系复杂而结构不清晰的系 统分析中，也可用于方案的排序等。 • 结构模型比较适宜于描述以社会科学为对象的系统 结构的描述
各要素之间关系如下
V V V V V X V V V V V 12 A V V V V V X A V 8 9 A 11 10 A 7 V V 5 6 A A 3 4 A 2
1
根据各要素关系，列出邻接矩阵
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 A 0 0 0 0 0 0 0
（2）可达矩阵划分练习
S0 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S1 S12 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 S1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 S2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 S3 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 S4 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 S5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 S6 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 S7 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 S8 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 S9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 S10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 S11 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 S12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
S12
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
结构模型
0
1
2
3
11
7
8
4
5
9
6
12
10
解释结构模型
科研技术装备管理职能作用
对管理地位 的思想认识 主管机构 的工作
系统化全过程综 合管理的思想
检 查、 监控作用
管理的 方法与 手 段
参与高层 管理与权 威 性
各相关管理部 门的职责与 职能
组织管 理体系 的作用
基础管理工作 水平与管理信 息质量
5,10,12
6 6,7,12 6,8,12 9,10,12 10 12
5
6 7 8 9 10 12
• 第三级：S4，S5，S7，S8，S9
第四级的可达集与先行集
SI S6 S10 S12 R(SI) 6 10 12 A(SJ) 6 10 12 R∩A 6 10 12
• 第四级S6，S10，S12；
寻找各级的最高级要素集 ——第一级的可达集与先行集 Si 可达集合R(Si) 先行集合A(Si) R(Si) A(Si)
S1
S2 S3 S4
S1
S1,S2 S1,S3 S1,S2,S3,S4
S1,S2,S3,S4
S2,S4 S3,S4 S4
S1
S2 S3 S4
第一级：T1={S1}
——第二级的可达集与先行集
级间排序的可达矩阵
S0 S0 S1 S2 S3 S11 S4 S5 S7 S8 S9 S6 S10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 S1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 S2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 S3 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 S11 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 S4 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 S5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 S7 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 S8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 S9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 S6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 S10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 S12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
系统结构模型化技术
(1)结构 - 系统内诸要素之间相互关联的方式 (2)结构模型 - 系统内诸要素相互依赖、相互制约和 关联的模型 (3)结构模型化 -建立系统结构模型的过程,是在仔细 定义的模式中，使用图形和文字来描述一个复杂事 件（系统或研究领域）的结构的一种方法论; (4)结构模型化技术分为：问题发掘技术（脚本法、 专家调查法、发想法、集团启发法）和结构决定技 术（静态：关联树法、ISM、决策试验与评价实验 室、系统开发计划程序和动态：工作设计、交叉影 响分析、系统动力学）
11
解释结构模型应用
文献分析 解释结构模型法介绍 内容补充 思考与练习
1 文献分析
基于解释结构模型的我国政府信息公开关键成
功因素分析
基于解释结构模型法的太湖水华爆发要素分析
基于解释结构模型的电子商务项目风险分析
基于解释结构模型的房地产企业诚信影响因素 层次分析 基于解释结构模型的行业关键成功因素识别研 究
管理人员的素质
管理组织机构设置
管理规章制度与程序
4 解释结构模型的应用
（1）教材P57 (2-2-4)农业开发区可持续土地利用系统结构 模型 （2）思考：试着用解释结构模构（分组讨论与分析）
解释结构模型法的一般应用程序
（1）成立一个实施解释结构模型法的小组; （2）设定关键问题;
（3）选择构成系统的影响关键问题的导致因素;
（4）列举各导致因素的相关性; （5）根据各要素的相关性，建立邻接矩阵和可达矩阵; （6）对可达矩阵分解后，建立结构模型; （7）根据结构模型建立解释结构模型。
2、解释结构模型法介绍
•设A1=(A+I) A2=(A+I)2=A12 … Ar-1=(A+I)r-1=A1r-1 如：A1≠A2≠…≠Ar-1=Ar (r<n-1) 则：Ar-1=M 称为可 达矩阵，表明各节点间经过长度不大于（n-1）的通路可 以到达的程度，对于节点数为n的图，最长的通路其长度 不超过（n-1）
1 1 A1 A I 1 0 0 1 1 2 A2 A1 1 1 1 1 1 3 A3 A1 1 1 1
Si
S2 S3
可达集合R(Si)
S2 S3
先行集合A(Si)
S2,S4 S3,S4
R(Si) A(Si)
S2 S3
S4
S2,S3,S4
S4
S4
第二级：T2={S2,S3} ——第三级的可达集与先行集 Si S4 可达集合R(Si) S4 先行集合A(Si) S4 R(Si) A(Si) S4
第三级：T3={S4}
级间排序的可达矩阵 S1 S2 S3 S4
1 1 J 1 1
0 1 0 1
0 0 1 1
0 0 0 1
S2
S1
（4）结构模型建立
• 主要分析层次之间要 素之间的关系 • 绘制系统的结构模型
S3
S5
S4
（5） 解释结构模型
总人口
出生率
死亡率
期望寿命
寻找各级的最高级要素集 ——第一级的可达集与先行集
SI SO S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 R(SJ) 0 0,1 0,2 0,3 0,3,4 0,3,5 0,1,2,6,7,8 0,3,7 0,3,8 0,9,11 0,4,5,9,10 0,11 0,4,5,7,8,9,12 A(SJ) 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 1,6 2,6 3,4,5,7,8, 4,10,12 5,10,12 6 6,7,12 6,8,12 9,10,12 10, 5,9,11 12 R∩A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
第一级：S0
第二级的可达集与先行集
S R(SI) A(SJ) R∩A
S1
S2 S3 S4 S5
1
2 3 3,4 3,5
1,6
2,6 3,4,5,7,8 4,10,12 5,10,12
1
2 3 4 5
S6
S7 S8 S9 S10 S11
1,2,6,7,8
3,7 3,8 9,11 4,5,9,10 11
• 在可达矩阵中存在两个节点相应的行、列 元素值分别完全相同，则说明这两个节点 构成回路集，只要选择其中的一个节点即 可代表回路集中的其他节点，这样就可简 化可达矩阵，称为缩减可达矩阵。
1 1 / M 1 1
0 1 0 1
0 0 1 1
0 0 0 1
（3）对达矩阵进行级间划分
• 可达集：要素Si 可以到达的要素集合定义为要素Si 的可达集，用R(Si)表示，由可达矩阵中第Si 行中所 有矩阵元素为1的列所对应的要素集合。 • 先行集：将到达要素Si 的要素集合定义为要素Si 的 先行集，用A(Si )表示，由可达矩阵中第Si 列中的所 有矩阵无素为1的行所对应的要素组成。 • 最高级要素集：一个多级递阶结构的最高级要素集， 是指没有比它再高级别的要素可以到达。其可达集 R(Si)中只包含它本身的要素集,而先行集中，除包含 要素Si本身外，还包括可以到达它下一级的要素。 • 若R(Si)=R(Si)∩A(Si )， 则Si 即为最高级要素集。
示例
总人口S1
• 结构模型是一种图形模
期望寿命S5 死亡率S3
型（几何模型）
出生率S2
• 结构模型是一种定性为 主的模型 • 结构模型可以用矩阵形 式描述，从而使得定量
医疗水平S4
与定性相结合
（1）邻接矩阵建立A=(aij)
总人口S1 出生率S2 死亡率S3 医疗水平S4 期望寿命S5
S1 0 0 0 0 0
S2
S3
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
S4
S5
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
邻接矩阵特点
• 汇点：矩阵A中元素全为零的行所对应的 节点 • 源点：矩阵A中元素全为零的列所对应的 节点 • 对应每节点的行中，元素值为1的数量， 就是离开该节点的有向边数；列中1的数 量，就是进入该节点的有向边数
（2）可达矩阵M
• 用矩阵来描述有向连接图各节点之间，经过一 定长度的通路后可以到达的程度 • 可达矩阵R可用邻接矩阵A加上单位阵I，经过 布尔乘法演算后求得
6
6,7,12 6,8,12 9,10,12 10 5,9,11
6
7 8 9 10 11
S12
4,5,7,8,9,12
12
12
• 第二级S1，S2，S3，S11
第三级的可达集与先行集
SI S4 R(SI) 4 A(SJ) 4,10,12 R∩A 4
S5
S6 S7 S8 S9 S10 S12
5
6,7,8 7 8 9 4,5,9,10 4,5,7,8,9,12
0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0
0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1
0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0
0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1
A3 A2 M
缩减可达矩阵
医疗水平
3、内容补充
（1）建立邻接矩阵A=(aij)前可先对各要素关 系分析，一般四种关系 • Si × Sj ，即Si与Sj和Sj和Si互有关系, • Si○Sj，即Si与Sj和Sj和Si均无关系, • Si∧ Sj，即Si与Sj有关，Sj和Si无关， • Si∨ Sj，即Si与Sj无关，Sj和Si有关，